一种由原料合成气生产纯化合成气的方法，包括：(a)使原料合成气变换，以获得富含H2S和CO2的变换后合成气；(b)使变换后合成气与吸收液体接触，以获得半纯化合成气及富含H2S和CO2的吸收液体；(c)将富含H2S和CO2的吸收液体加热和降压，以获得富含CO2的闪蒸气和富含H2S的吸收液体；(d)汽提富含H2S的吸收液体，以获得再生的吸收液体和富含H2S的汽提气；(e)将汽提气中的H2S转化为元素硫；(f)使半纯化合成气与含水碱性洗涤液体接触，以获得贫含H2S的合成气和含硫化物的含水物流；(g)使含硫化物的含水物流与硫化物氧化细菌接触，以获得硫浆液和再生的含水碱性洗涤液体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及由含污染物的原料合成气物流制备纯化合成气物流的方法。合成气物流为主要含一氧化碳和氢的气态物流。合成气物流通常通过部分氧化或蒸汽重整包括天然气、煤层甲烷、馏分油和渣油的烃以及气化固体化石燃料如生物质或煤或焦炭来生产。有许多固体或很重(粘)的化石燃料可以用作产生合成气的原料，包括生物质、 固体燃料如无烟煤、褐煤、烟煤、亚烟煤、褐煤、石油焦、泥煤等，和重渣油如由焦油砂提取的烃、直接源自原油或油转化过程如热裂化、催化裂化、加氢裂化等的炼厂渣油如沸点高于 360°C的渣油馏分。所有这些类型的燃料具有不同的碳氢比例以及不同的被称为污染物的物质。根据用于产生合成气的原料，合成气将含有污染物如二氧化碳、硫化氢、羰基硫和羰基二硫以及氮、含氮组分(如HCN和NH3)、金属、羰基金属(特别是羰基镍和羰基铁)、以及在一些情况下的硫醇。纯化合成气可用于催化化学转化或发电。世界能源供应的很大一部分由燃料、特别是天然气或合成气在电厂中燃烧来提供。合成气在一个或多个燃气涡轮中利用空气燃烧，和所得气体用于产生蒸汽。然后所述蒸汽用于发电。利用合成气发电的特别合适的系统为整合气化联合循环(IGCC)系统。IGCC系统设计为在燃气涡轮电厂中应用煤作为燃料源。IGCC是两个系统的组合。第一个系统是应用煤产生合成气的煤气化。然后使合成气纯化以脱除污染物。纯化合成气可以用于燃气涡轮中发电。IGCC中的第二个系统是联合循环或电力循环，该循环是在工业上发电的有效方法。联合循环包括燃烧涡轮/发电机、热回收蒸汽发生器(HRSG)和蒸汽涡轮/发生器。来自燃烧涡轮的废热可以在HRSG中回收以产生蒸汽。然后该蒸汽通过蒸汽涡轮驱动另一个发电机产生更多的电。联合循环通常比常规的发电系统更有效，因为它重新利用废热产生更多的电。IGCC系统是清洁的，且通常比常规的煤电厂更有效。正如上文所指出的，当合成气用于发电时，通常需要脱除污染物以避免污染物在燃气涡轮部件上沉积。当合成气用于催化化学转化时，需要脱除污染物至低浓度以防止催化剂中毒。制备纯化合成气物流的方法通常包括应用昂贵的装置。例如，可应用冷甲醇通过物理吸收脱除硫化氢和二氧化碳。在纯化合成气中这些污染物的浓度仍相当高。对于合成气要进行催化转化的应用而言，可能要求更低的污染物浓度。应用甲醇基方法将合成气物流纯化至较高程度将是不经济的，这是因为冷却和后来再生甲醇要求太多能量。本专利技术的目的是提供纯化源自多种含碳燃料的合成气物流的优化方法，从而使纯化合成气适合于进一步应用，特别是用于发电。为此目的，本专利技术提供一种由原料合成气物流生产纯化合成气物流的方法，所述原料合成气物流除了主要成分一氧化碳和氢外还包含硫化氢、羰基硫和/或氰化氢及任选的氨，所述方法包括(a)在变换反应器中在水和/或蒸汽存在下使原料合成气物流与水煤气变换催化剂接触，以使至少一部分一氧化碳反应为二氧化碳和氢、和至少一部分氰化氢反应为氨、和/或至少一部分羰基硫反应为硫化氢，从而获得富含和(X)2及任选包含氨的变换后合成气物流；(b)通过使变换后合成气物流与吸收液体接触而从变换后合成气物流中脱除H2S和C02，从而获得半纯化合成气及富含H2S和CO2的吸收液体；(c)在加热器中将至少一部分富含H2S和(X)2的吸收液体加热，从而获得富含H2S和(X)2的加热后吸收液体； (d)在闪蒸容器中使富含和(X)2的加热后吸收液体降压，从而获得富含(X)2的闪蒸气和富含的吸收液体；(e)在高温下使富含的吸收液体与汽提气接触而将转移至汽提气中，从而获得再生的吸收液体和富含的汽提气；(f)将富含的汽提气中的H2S转化为元素硫；(g)通过在脱除区中使半纯化合成气物流与含水碱性洗涤液体接触而从该气体物流中脱除&S，从而获得贫含的合成气物流和含硫化物的含水物流；(h)在生物反应器中在氧存在下使含硫化物的含水物流与硫化物氧化细菌接触，以获得硫浆液和再生的含水碱性洗涤液体。所述方法能够生产具有低污染物浓度(合适地在ppmv或甚至在ppbv范围内)的纯化合成气。由于具有低的污染物浓度，特别是针对HCN和/或COS而言，所述纯化合成气适用于许多用途，特别是用作发电的原料或用于催化化学反应中。所述纯化合成气特别适用于整合气化联合循环(IGCC)。所述方法的一个重要优点在于在步骤(d)中在适当为5-lObara的相对高压下得到富含CO2的物流。这有利于将富含(X)2的物流用于强化油采收或注入地下地层或含水土层中，此时需要较少的设备进一步压缩富含(X)2的物流。所述方法的另一个优点在于在步骤(e)中获得了富含H2S且包含很少(X)2的汽提气，即使当处理包含大量(X)2的原料合成气物流时也是如此。合适地，富含H2S的汽提气中 H2S的浓度将超过30vol %。这种汽提气是硫回收装置的合适原料，在其中转化为元素硫。硫回收装置的原料中高的浓度能应用较小的硫回收装置，和因此降低了投资和操作费用。通常，原料合成气在合成气发生装置如高温重整器、自热重整器或气化器中由原料产生。参见例如 Maarten van der Burgt 等的〃 The Shell Middle Distillate Synthesis Process, Petroleum Review Apr. 1990pp. 204-209"。除了煤和重质渣油外，有许多固体或很重(粘)的化石燃料可以用作产生合成气的原料，包括固体燃料如无烟煤、褐煤、烟煤、亚烟煤、褐煤、石油焦、泥煤等，和重渣油如由焦油砂提取的烃、直接源自原油或油转化过程如热裂化、催化裂化、加氢裂化等的炼厂渣油如沸点高于360°C的渣油馏分。所有这些类型的燃料具有不同的碳氢比例以及不同的被称为污染物的物质。在重整器中产生的合成气通常除了主要组分一氧化碳和氢外还包含二氧化碳、蒸汽、各种惰性化合物及杂质如HCN和硫化合物。在气化器中产生的合成气通常包含较低浓度的二氧化碳。流出合成气发生装置的合成气可能包含颗粒物质例如灰分颗粒。优选地，通过在灰分洗涤器中使流出合成气发生装置的合成气与洗涤液接触以脱除颗粒物质、特别是灰分，脱除这些灰分颗粒，由此获得除了主要成分CO和H2外还包含及任选的C02、HCN和 /或COS的原料合成气。以合成气为基准计，原料合成气中H2S的量合适地为lppmV-20VOl%，典型地为Ippmv-IOvol %。如果适用的话，以合成气为基准计，原料合成气中CO2的量为约0. 5-10Vol%，优选为约 I-IOvol %。如果存在HCN，则原料合成气中HCN的量通常为约lppbv-500ppmv。如果存在COS，则原料合成气中COS的量通常为约lppbv-lOOppmv。在步骤(a)中，原料合成气物流与水煤气变换催化剂接触，以使至少部分一氧化碳与水反应。水煤气变换反应在本领域中是公知的。通常，以蒸汽形式存在的水与原料合成气物流混合形成二氧化碳和氢。所应用的催化剂可以是已知用于此反应的任何催化剂， 包括铁、铬、铜和锌。在氧化锌上的铜是特别合适的变换催化剂。在步骤(a)的优选实施方案中，在存在于一个或多个固定床反应器中的催化剂存在下，原料合成气物流中的一氧化碳用少量蒸汽进行转化。可以应用一系列变换反应器，其中在每个反应器中均进行水煤气变换转化步本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：I·C·梵登鲍恩，G·J·范赫林根，C·J·史密特，A·F·沃尔德惠斯，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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